微波预处理火麻籽对其毛油δ9-四氢大麻酚含量及品质的影响

刘天毅，王春立，李 波，王远鹏，李进伟，刘元法(.江南大学 食品学院，江苏 无锡4； .北京古船油脂有限责任公司，北京 00076)

微波预处理火麻籽对其毛油δ9-四氢大麻酚含量及品质的影响

刘天毅1，王春立2，李 波1，王远鹏1，李进伟1，刘元法1
(1.江南大学 食品学院，江苏 无锡214122； 2.北京古船油脂有限责任公司，北京 100076)

在火麻籽油的提取过程中，火麻籽中的毒性成分δ9-四氢大麻酚易随油脂溶出，降低火麻籽油的品质。采用滚筒式微波翻炒设备对火麻籽进行热处理，旨在降低火麻籽油中的δ9-四氢大麻酚含量，并对微波处理前后的火麻籽饼残油率及火麻籽毛油品质进行了分析。结果表明：在微波功率1 000 W、微波时间15 min的条件下，火麻籽毛油中的δ9-四氢大麻酚含量由122.63 mg/kg降至57.33 mg/kg，氧化诱导时间由2.28 h升至3.02 h，生育酚含量由708.38 mg/kg升至716.88 mg/kg，火麻籽饼残油率由14.36%降至9.98%。火麻籽毛油的酸值和过氧化值略有增加，脂肪酸组成及含量无显著变化。

火麻籽；微波预处理；δ9-四氢大麻酚；品质

火麻又名大麻、汉麻，是一年生草本植物，具有食用和药用价值[1]。火麻籽油中多不饱和脂肪酸含量高达近80%，其中亚油酸与亚麻酸的比例达到3∶1左右，符合国际卫生组织推荐的小于等于4∶1最佳比例的特点[2]。但火麻籽油中含有一些不利于人体健康的物质，其中δ9-四氢大麻酚为一种毒性成分，作用于心血管系统和中枢神经系统，长期摄入可导致精神堕落，甚至丧失工作能力[3]。火麻籽油的传统制备方法主要为压榨法或溶剂萃取法，其毛油中δ9-四氢大麻酚含量较高，存在一定的食品安全隐患。因此，降低δ9-四氢大麻酚含量成为火麻籽油精制工艺中的一个关键工序。δ9-四氢大麻酚热稳定性较差，在一定的温度下可脱氢生成无毒性的大麻酚[4-5]。因此，热处理为脱除或者减少火麻籽中的δ9-四氢大麻酚提供了新思路。

微波具有较高的频率，具有加热速率快、效率高的特点[6]。杨湄等[7]采用家用微波炉对火麻籽进行加热处理，并对其压榨毛油品质进行了初步评价，发现微波处理可提高油料压榨出油率、微量成分含量以及油脂氧化稳定性。目前尚未见热处理对火麻籽或火麻籽油中δ9-四氢大麻酚含量影响的报道。

基于此，本研究采用滚筒式微波翻炒设备对火麻籽进行加热预处理，旨在通过热降解脱除或减少火麻籽压榨毛油中δ9-四氢大麻酚的含量；同时选择饼残油率、酸值、过氧化值、色泽、氧化稳定性、脂肪酸组成、生育酚含量等油脂重要指标，评估微波处理脱除δ9-四氢大麻酚的过程中火麻籽油品质的变化，为脱除或者减少火麻籽油中的δ9-四氢大麻酚提供帮助。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 原料与试剂

火麻籽,产地广西巴马。生育酚标准品(α-、β-、γ-、δ-生育酚，99%)，Sigma公司；正己烷、异丙醇为色谱纯，购于国药集团化学试剂有限公司；氢氧化钾、无水硫酸钠、酚酞、乙腈、无水乙醚、乙醇、石油醚、三氟化硼-乙醚，均为分析纯。

1.1.2 仪器与设备

NJL-G-2-3型多功能滚筒式油籽微波翻炒设备(内置热电偶温度探测器)，南京杰全微波设备有限公司；液压榨油机，河南省巩义市绿源机械有限公司；2014气相色谱仪，日本岛津公司；Agilent1100液相色谱仪、Agilent820A气相色谱仪，美国安捷伦公司；Metrohm Rancimat743型油脂氧化稳定性测定仪，瑞士万通公司。

1.2 试验方法

1.2.1 微波预处理火麻籽

每次取等量除杂后的火麻籽置于滚筒微波翻炒设备中。在微波时间为15 min，微波功率分别为400、700、1 000、1 300、1 600 W的条件下处理，冷却至室温。在微波功率为1 000 W，微波时间分别为9、12、15、18、21 min 的条件下处理，冷却至室温。微波翻炒过程中火麻籽的实时表面温度通过微波滚筒内部内置的热电偶温度传感器测定。

1.2.2 火麻籽油的制取

将火麻籽装入液压榨油机内，在30 MPa的压力下进行压榨，每次压榨20 min，随后收集火麻籽油，并以4 500 r/min速率将粗榨油离心10 min，除去其中的固体杂质。最后，将离心后的压榨毛油充氮后置于-20℃冰箱中保存。

1.2.3δ9-四氢大麻酚含量的测定

气相色谱条件：HP-5色谱柱(30 m×0.32 mm×0.25 μm)；升温程序为80℃保持1 min，以30℃/min速率升至230℃，再以5℃/min的速率升至280℃，保持10 min；进样口温度250℃，检测器温度300℃；载气为氮气，流速1.2 mL/min；进样量 1 μL；分流比10∶1。

1.2.4 火麻籽水分含量及火麻籽饼残油率的测定

水分含量测定：参照GB 5009.3—2010方法；火麻籽饼残油率：参照GB/T 5512—2008方法，采用索氏抽提法进行测定。

1.2.5 理化指标及脂肪酸含量的测定

酸值测定：参照GB/T 5530—2005方法；过氧化值测定：参照GB/T 5538—2005方法；罗维朋色泽测定：参照GB/T 22460—2008方法；氧化稳定性测定：参照GB/T 21121—2007方法；脂肪酸含量：参照GB/T 17376—2008和GB/T 17377—2008方法。

1.2.6 生育酚含量的测定

参照Ranalli等[9]的方法测定生育酚含量。精确称取1.0 g油样于10 mL棕色容量瓶中，以色谱级正己烷溶解、定容。膜(0.22 μm)过滤后进行HPLC分析。采用外标法，利用标准品对油样中生育酚进行定性和定量分析。

2 结果与讨论

2.1 微波预处理对火麻籽油中δ9-四氢大麻酚含量的影响

火麻籽中的δ9-四氢大麻酚是一种毒性成分，可作用于中枢神经系统，在火麻籽压榨或溶剂萃取工艺中容易溶入火麻籽油中，产生一定的食品安全隐患。因此，火麻籽油中的δ9-四氢大麻酚含量是一个重要品质指标。微波时间和微波功率对火麻籽油中δ9-四氢大麻酚含量的影响分别见图1、图2。

图1 微波时间对火麻籽油中δ9-四氢大麻酚含量的影响

图2 微波功率对火麻籽油中δ9-四氢大麻酚含量的影响

由图1、图2可知，短时间或低功率的微波预处理对压榨火麻籽油中δ9-四氢大麻酚的含量并无显著影响。进一步增加微波功率或延长微波时间后，火麻籽表面能逐渐升高，火麻籽油中的δ9-四氢大麻酚含量随着所吸收的辐射能的增加而明显降低。未处理火麻籽的压榨毛油中的δ9-四氢大麻酚含量约为122.63 mg/kg。在微波时间15 min的条件下，当微波功率超过400 W后，压榨毛油中的δ9-四氢大麻酚含量迅速降低，至1 000 W时，压榨毛油中的δ9-四氢大麻酚含量降至57.33 mg/kg，脱除率达53.2%。这是由于δ9-四氢大麻酚在高温下不稳定，其烯丙基上的α-碳不稳定，容易发生氧化，生成大麻酚[10]。在微波时间21 min、微波功率1 000 W以及微波时间15 min、微波功率1 600 W的条件下，火麻籽油中的δ9-四氢大麻酚含量分别降至30.72 mg/kg和27.83 mg/kg。

2.2 微波预处理对火麻籽表面温度及水分含量的影响

微波预处理对火麻籽中的δ9-四氢大麻酚的降解作用主要是基于热效应，而微波热效应则是由于食品体系中的极性分子(水分子)在微波高频电场的作用下反复快速取向转动而摩擦生热。微波时间和微波功率对火麻籽表面温度及水分含量的影响分别见图3、图4。

由图3、图4可知，在微波功率1 000 W的条件下，火麻籽在微波场中吸收能量，其表面温度迅速升高，水分含量随之显著降低。在微波时间超过12 min后，火麻籽水分含量降低至2%以下，当微波时间超过15 min后，一方面火麻籽表面升温速率逐渐降低，另一方面火麻籽开始出现部分褐变。在微波时间15 min，微波功率400、700 W的条件下，由于火麻籽表面温度相对较低，火麻籽水分含量相对较高，当微波功率达到1 300 W后，火麻籽发生明显褐变。因此，微波功率1 000 W、微波时间15 min可作为最适微波预处理条件。

图3 微波时间对火麻籽表面温度及水分含量的影响

图4 微波功率对火麻籽表面温度及水分含量的影响

2.3 微波预处理对火麻籽饼残油率的影响

微波时间和微波功率对火麻籽饼残油率的影响分别见图5、图6。

图5 微波时间对火麻籽饼残油率的影响

图6 微波功率对火麻籽饼残油率的影响

由图5、图6可知，随着微波时间的延长和微波功率的增大，火麻籽饼的残油率呈减少的趋势。未处理火麻籽饼残油率为14.36%。在微波功率1 000 W的条件下，微波时间为15 min时，残油率下降至9.98%，明显优于未处理样品，当微波时间达到21 min时，残油率降至8.22%。这是由于微波预处理的火麻籽质构更脆，因此在压榨过程中，可以获得更大程度的组织结构破裂和更大的内部机械压力。微波加热过程中，火麻籽内部水分蒸发，其内部的压力因此增大，致使细胞壁和细胞膜发生破裂，使得油脂从细胞膜通过，降低了火麻籽饼的残油率，提高压榨提取油脂的效率[11]。

2.4 微波预处理对火麻籽油酸值、过氧化值及色泽的影响

微波时间和微波功率对火麻籽油酸值、过氧化值和色泽的影响分别见表1和表2。

表1 微波时间对火麻籽油酸值、过氧化值及色泽的影响

表2 微波功率对火麻籽油酸值、过氧化值及色泽的影响

由表1、表2可知，未处理火麻籽压榨毛油的酸值(KOH)为2.95 mg/g。随着微波时间的延长和微波功率的增加，火麻籽油的酸值整体呈略微上升的趋势，但整体酸值(KOH)仍低于4.00 mg/g。这是由于温度的升高加快了火麻籽油中甘三酯的水解速度，增加了游离脂肪酸的含量，进而引起酸值升高[12]。

未处理火麻籽压榨毛油的过氧化值为2.46 mmol/kg。随着微波时间的延长和微波功率的增加，火麻籽油的过氧化值呈现升高的趋势，在微波时间15 min、微波功率1 000 W的条件下，火麻籽毛油的过氧化值升至3.85 mmol/kg。这是因为火麻籽油中不饱和脂肪酸含量较多，在微波预处理时，极易生成过氧化物和氢过氧化物，使过氧化值上升[13]。

未处理火麻籽压榨毛油的色泽R值为3.2。通过微波预处理，火麻籽油的色泽明显加深。在微波时间15 min、微波功率1 000 W的条件下，火麻籽油的色泽R值达到9.2。这是由于微波预处理产生了褐变物质，在许多热加工食品中褐变物质的形成来自美拉德反应、焦糖化反应和磷脂降解，并且随着焙烧时间的延长而增加。微波加热过程可以促使磷脂降解，形成褐色物质，使油脂色泽加深[14]。

2.5 微波预处理对火麻籽油氧化稳定性的影响

为了在短时间之内判别油脂在储藏中的稳定性，需要将其放置在比日常储藏条件苛刻得多的条件下，测定氧化稳定性的强弱。氧化诱导时间表征油脂抗氧化能力，是确定并保持油脂品质的重要参数。测定100℃下火麻籽油的氧化诱导时间。微波时间和微波功率对火麻籽油氧化稳定性的影响见图7、图8。

图7 微波时间对火麻籽油氧化稳定性的影响

图8 微波功率对火麻籽油氧化稳定性的影响

由图7、图8可知，未处理火麻籽压榨毛油的氧化诱导时间为2.28 h。随着微波时间的延长和微波功率的增加，压榨毛油的氧化诱导时间延长。在微波时间15 min、微波功率1 000 W的条件下，压榨毛油的氧化诱导时间为3.02 h。其原因是在微波预处理的过程中发生美拉德反应，反应产物在影响火麻籽油色泽的同时，可以通过断开分子链的方式，使体系中的氧和螯合金属离子被清除，提高火麻籽油抗氧化能力[15]。同时，微波预处理能从一定程度破坏细胞结构和酚酸酯，使更多的酚酸(如阿魏酸、香豆素等)随油脂溶出，提高油脂抗氧化能力[7]。

2.6 微波预处理对火麻籽油脂肪酸组成及含量的影响

表3和表4分别为微波时间和微波功率对火麻籽油脂肪酸组成及含量的影响。

表3 微波时间对火麻籽油脂肪酸组成及含量的影响

表4 微波功率对火麻籽油脂肪酸组成及含量的影响

由表3、表4可知，火麻籽油中的脂肪酸主要为油酸、亚油酸和α-亚麻酸。火麻籽油中不饱和脂肪酸含量较高，占总脂肪酸的89%以上，其中多不饱和脂肪酸约占总脂肪酸的77%。火麻籽油中的亚油酸与α-亚麻酸的比值在2.7左右，有益于人体健康。微波预处理前后，火麻籽油中脂肪酸含量无显著变化，说明微波预处理不会影响脂肪酸含量而使油脂品质下降。

2.7 微波预处理对火麻籽油生育酚含量的影响

生育酚作为油脂中一种重要的天然抗氧化剂，是评价油脂品质的重要指标之一。微波时间和微波功率对火麻籽油中生育酚含量的变化见表5、表6。

表5 微波时间对火麻籽油生育酚含量的影响

表6 微波功率对火麻籽油生育酚含量的影响

由表5、表6可知，与未处理的火麻籽油相比，微波预处理后火麻籽油中生育酚含量整体呈略微升高的趋势。在微波时间15 min、微波功率1 000 W的条件下，火麻籽油中的总生育酚含量为716.88 mg/kg，高于未处理的708.38 mg/kg。这是因为微波预处理可以破坏油料的细胞膜，促使更多的生育酚在压榨过程中与油脂一起溶出。随着微波功率的进一步增加，在微波时间15 min、微波功率1 600 W的条件下，总生育酚含量降至670.13 mg/kg。这是因为火麻籽温度升高，导致生育酚发生分解[16]。

3 结 论

通过滚筒式微波翻炒设备对火麻籽进行加热预处理可有效降低火麻籽毛油中δ9-四氢大麻酚的含量，火麻籽油安全性得到了显著提高。在最适微波预处理条件(1 000 W、15 min)下，δ9-四氢大麻酚脱除率可达53.2%。同时，火麻籽饼残油率降低，火麻籽毛油中的生育酚含量略有增加，氧化稳定性增强。火麻籽毛油的酸值和过氧化值略有增加，色泽加深，脂肪酸组成和含量无显著变化。

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Effectofmicrowavepretreatmentofhempseedontetrahydrocannabinolcontentandqualityofhempseedoil

LIU Tianyi1, WANG Chunli2, LI Bo1, WANG Yuanpeng1, LI Jinwei1, LIU Yuanfa1
(1. School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, Jiangsu, China;2. Beijing Guchuan Edible Oil Co., Ltd., Beijing 100076, China)

Tetrahydrocannabinol is a kind of psycho active compound in hemp seed and it is easily dissolved in hemp seed oil during extraction so that the oil quality reduced. In order to reduce tetrahydrocannabinol content, hemp seeds were pretreated using tumble microwave equipment. The residual oil rates of hemp seed cake and the qualities of crude hemp seed oil before and after microwave pretreatment were analyzed. The results showed that under the conditions of microwave time 15 min and microwave power 1 000 W, the tetrahydrocannabinol content in crude hemp seed oil decreased from 122.63 mg/kg to 57.33 mg/kg, oxidation induction time increased from 2.28 h to 3.02 h, tocopherol content increased from 708.38 mg/kg to 716.88 mg/kg, and residual oil rate of hemp seed cake decreased from 14.36% to 9.98%, respectively. The acid value and peroxide value of crude hemp seed oil increased slightly and the fatty acid composition and content had no significant change.

hemp seed; microwave pretreatment; tetrahydrocannabinol; quality

2017-01-13;

2017-06-17

国家自然科学基金(31671786)；国家“十三五”重点研发项目(2016YFD0401404)；苏北科技专项(BN2016137)

刘天毅(1991)，男，硕士研究生，研究方向为油脂与植物蛋白工程(E-mail)liuty9123@163.com。

刘元法，教授，博士生导师(E-mail)foodscilyf@163.com。

油脂加工

TS225.1;TQ644.12

A

1003-7969(2017)10-0012-06